钢管拱桥拱肋加工方案.docx
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钢管拱桥拱肋加工方案
1.施工概况
1.1工程简介
X大桥工程桥梁起点桩号为K0+177.44,终点桩号为K0+878.794，全长701.354m。
大桥由北向南，分为主桥和两侧引桥。
跨X江主桥为（55m+62.8m+55m）三跨下承式钢管预应力混
凝土简支系杆拱桥。
本工程主桥每跨横向设2榀钢管拱肋。
拱肋的理论计算跨径为59.2m和51.4m，计算矢高14.8m和10.28m，矢跨比为1/4和1/5，理论拱轴线方程为：
y=4fx（1-x）/l2，（f为矢高，I为计算跨径，坐标原点为理论起拱点）。
拱肋截面为椭圆形，高150cm、宽90cm，钢管壁厚16mm。
拱肋与加劲系梁固结，两榀拱肋横向间距为17.5m，在拱肋设置3
道钢管风撑，风撑截面为圆形，直径D=80cm，钢管壁厚16mm。
拱肋采用16Mn钢全焊钢结构，其余部位采用Q235C钢材。
1.2编制依据|
1本工程施工合同、工程洽商记录等；
2本工程设计文件，包括《X大桥工程施工设计图纸》、设计变更联系单等；
3《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）。
4《公路工程质量检验评定标准》（JTJF80/1—2004）;
5《钢结构工程施工及验收规范》（GB50202-95）;
6《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）;
7《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28-90）;
8纟X大桥工程实施性施工组织设计》；
9我公司ISO9001-2000质量体系文件；
10其他相关技术规范、标准和参考书籍。
1.3总体施工方案
我方将钢管拱肋委托外加工，加工方为杭州大河造船有限公司。
该厂具有船舶乙级设计、甲级制造、钢结构王家网架三级资质，专业设计技术力量雄厚、设备齐全、工艺成熟。
该厂具有拱肋结构制造方面的成功经验，并引用拱肋先进制造技术，确保拱肋结构制造精度及焊接质量全优。
施工前，该厂已通过业主和监理单位的审查。
针对本工程特点，主拱肋分三段制作、加工厂试拼成整体，边拱整体制作成型。
钢管拱肋制造过程分为三个工艺阶段：
钢拱肋节段的胎架匹配制造T钢拱肋的工厂预拼装T钢拱肋的工地拼装焊接。
钢管拱生产加工工艺流程图
2.施工组织部署
2.1施工组织机构
本工程按项目法进行施工，实行项目经理责任制。
项目经理为本工程总负责人，同时为分项工程的负责人，全权代表公司负责本工程的施工任务，履行条款所规定的权力和义
务，使业主满意。
同时，采取有效措施使项目管理从组织上、思想上到技术上、施工上和经济上都得到保证，确保工程施工总体目标和分项目标的实现。
项目总工程师负责本工程的技术管理工
作。
我方将派驻技术管理人员进厂，对钢管拱肋制作全过程进行
监控。
由项目经理部对厂方实行“统一组织、统一安排”的三统一，对内实行“统一生产指挥、统一业务管理”的原则。
分项工程施工组织机构详见附后框图所示。
分项施工组织机构框图
2.2施工资源配置
为了保证满足生产需要，对经理部管理人员以及各作业班组
的人员进场做了合理的安排，其中：
经理部管理人员：
6人；厂
方班组：
110人。
劳动力计划表
管理层
计划人数
注备
项目经理部管理人员
质
、工施工制加控肋度拱进管和钢本责成负、面全全宀妇
丄
^1
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-
作工控监
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刖疎焊负组
负作
起
6
机吊重起起、种船各上
6
以报
尺作的工肋验軍试钢您责检负及
涂装班组：
8
负责该桥所有构件、节段的喷砂、涂
装工作
合计
66
3.主要工序项目的施工方法
主桥钢管拱肋节段制作工艺流程为：
放样-号料-切割-边
缘加工t胎架制作、卷管—焊接（纵缝，并超声检测）—拼接（接长，焊接对接焊缝）—超声检测及X射线拍片—热弯—工装—试拼（各吊装段间试拼接，含风撑）-钢结构防腐处理、涂装-出厂验收。
钢管拱肋制造采用下列成熟技术：
拱肋轴线成型采用火工煨
弯技术。
电焊采用CO2气体保护自动焊技术，CO2气体保护单
面焊双面成型技术，埋弧自动焊焊接技术，电脑放样，数控切割机下料划线及测量技术，钢管拱肋制造保证措施，由专业、持证、
有相关工程施工经验的优秀焊工施焊。
3.1放样
（1）首先对拱肋进行电脑放样（考虑预拱），在电脑放样图
上获取拱肋各节点的相应座标值，然后在样台上进行1:
1的实
样放样。
放样时先做出基准线及1/2中心线，以中心垂直线为基准按座标图分别标出X、Y座标点，以曲线连接，即为拱轴线。
再按座标图作业，Y上、Y下交点，曲线连接而成桁构上下弦边线。
同时按座标图分别作出拱肋中心起点、分段点（包括加工、运输单元分段点）、灌砼孔、排气孔、加工点等基准点线及装配位置线。
经复查复测以上所有各点无误后，再做上牢固的钢印油漆标记。
特别注意预拱度的设置（边跨3cm、主跨5cm）。
（2）放样应该完成所有零件配套表、下料草图、套料卡的编制工作，提供的配套表、下料草图、套料卡应清楚标明零件的
节段号、零件号、零件名称、零件数量、材料牌号、加工符号、尺寸及坡口型式等。
（3）放样在拱肋环缝时，要求以拱肋顶点为中心对称安排环缝。
放样时应考虑焊接收缩补偿量的加放时其相关连的构件也应作相应处理。
（4）放样应向后续工序提供：
拱肋弦管型值、拱肋节段胎架制作型值、拱肋节段测量时所需型值、预拼装地样线型值及钢管间相贯线接头划线样板等。
（5）放样结束后，对拱肋的每段缘底弧线制作曲线样板并进行编号，同时报监理进行检验。
3.2下料
（1）所有零件下料前应验明材质并做好材质移值标记，打上材质编号。
对有明显变形的钢板、型材应进行矫正。
（2）下料时应依据套料卡下料，应尽量采用数控切割，切割边缘需进行清渣、打磨处理。
（3）卷制主弦管的板材下料时应开角尺线，保证板边垂直度。
（4）端口有线型钢管下料时可以使用模板，以保证线型准确。
（5）质量要求：
1切割面粗糙度范围应不大于80〜160^m，对超出要求的部位，应使用砂轮打磨至符合要求。
2切割面平面度：
当板厚5<25mm时，平面度w（1〜1.5）%3;当板厚3>25mm时，平面度=（1.5〜2.5）%3。
3切割面的上边缘只允许带有半径不大于1.5mm的连续
性圆角及少许熔化物。
4每米切割长度上的缺口间距不得超过2mm,对超过要求
的部位，应将气割熔化物除去磨光后，按钢板牌号，选用相应
的焊条进行堆焊，堆焊高度不低于切割面，然后用砂轮打磨补焊
处与切割面平齐。
5对切割面下边缘只能存在用锤子轻击就能除去且除去后
不留痕迹的挂渣。
切割面的直线度偏差应不大于2mm。
3.3加工
按设计要求分段制作拱肋，钢拱肋分段长度依据所采购钢板的尺寸和吊装工况进行综合考虑。
由于本工程拱肋截面为长轴为1500mm，短轴为900mm
的椭圆，钢管生产厂家不生产，市场上也无法采购，故只能采用工厂自行卷制的方法加工，工厂拟将椭圆分为4片进行卷制焊
接。
首先加工好椭圆管内的加劲肋，为保证椭圆管制作的统一
性，加劲肋的制作过程必须用样板严格校正。
椭圆的拼制过程见附后图示。
程过工加的节管肋拱形圆椭
板钢轴短圆椭侧两接焊、制卷：
二骤步
（1）钢管卷制及零件加工
1搭设胎架：
胎架搭设长度依据钢拱肋分段尺寸在长度方
向放500mm，在宽度方向300mm。
胎架纵横向材料均采用20#槽钢，横向密度间隔为0.75m，纵向拉杆4组，间隔1米。
胎
架上应标明胎架中心线、定位基准线、辅助线等必要标记线。
保证胎架上平台为水平基准，并且与地垅焊接牢固，胎架制作完成，先由自检部门检验合格，报监理工程师检验合格后方准使用。
2卷板：
先由胎架样台出具钢拱肋剖面卷制样板，钢管筒节
卷制在开式三辊卷板机上进行。
卷管方向与钢板压道方向一致，
钢板卷制时采用专用样板检查，样板理论偏差士0.3mm，样板与
卷板间隙w2mm,确保卷制成的钢管椭圆度f/d<3/1000。
卷制时应注意坡口朝外。
卷制长度约为2米，故拱肋单元成型节
段约为2米一节。
3所有用于卷制钢管的钢板其纵、环缝位置的坡口均使用
铣边机刨坡口或利用半自动切割；利用半自动切割，切割边缘需
进行清渣、打磨处理。
4加工成型后的零件应标明下道工序所需各种符号，如节
段号、零件号、零件名称、尺寸及各种标记线等。
（2）钢管纵、环缝装焊
将校椭圆的各类筒节在滚轮胎架上进行纵缝拼装焊接，焊接
方法采用CO2衬垫焊打底，埋弧自动焊盖面的单面焊双面成型的焊接工艺方法，以保证焊接质量及外表成型美观。
1钢管纵缝装焊
钢管纵缝装配应在铁平台上完成，应控制纵缝间隙，焊前设置跨缝码，焊后冷却至常温，成型不好的应进行矫圆。
2环缝装焊
环缝应当在具有纵向线型的水平胎架的进行，应当控制环缝
的间隙、主拱纵向线性，焊前加跨缝码。
为保证线型，每个节段两端头应当设点以控制线型。
装焊时应当将焊接收缩量考虑在内。
3拱肋弦管内环形加劲圈的装焊
拱肋弦管内环形加劲圈采用手工焊接，加劲圈安装时应保证
与弦管轴线垂直。
（3）质量要求
焊后每个筒节返回到辊床上滚压校椭圆，保证每个筒节的椭
圆度精度，再进行焊缝质量检查。
钢管制作几何外形尺寸允许偏差表
偏差名称
允许值
纵向弯曲
FWL/1000;f<1/1000
椭圆度
F/dv3/1000
管端不平度
F/d<1/1500;f<3mm
3.4节段装配
装配时应当严格对线安装，控制装配间隙。
所有装配不得强
制进行，严格一步一矫原则。
所有零件、部件、节段装焊完成应及时矫正且所有部件、节段装配完成都应进行报检。
杜绝在产品上起弧及电焊线破损引起损伤母材现象。
火工矫正时，应尽量对称构架中轴或中性面进行，相邻不同刚性的构件，应先矫正刚性大的。
主拱肋较正时控制温度600~800C并严禁使用水冷却
测量时，测量人员所用计量工具须经过计量部门检验合格后方可使用，温度较高时应当在早晨或傍晚时测量。
3.5风撑制造
每座钢拱桥共设3道风撑，风撑采用空钢管，钢管直径为800mm，钢管壁厚10cm。
风撑与拱肋相接的相贯线由电脑放样数控相贯线钢管切割机进行切割而成的。
3.6节段预拼装
拱肋节段制作完毕后必须进行预拼装。
在场地按线型布置胎
架，先将两拱脚段吊至胎架上，用吊线锤法得到节段上弦180
下弦管0。
经向线的垂直投影，作出其投影线并与地样线进行比较，切割节段余量。
钢拱肋节段制作和拼接结束后，进入拱肋上吊杆的制作安装
程序参照电脑及样台放样得出的数据，在组装胎架上按实样正确
的画出吊杆孔的开孔位置，割去设置吊杆位置的多余盖板，将事先预制好的吊杆垫板按对应位置编号，逐个焊接。
试拼时的精度要求：
拱轴线实测值与设计值在竖向及水平方
向的允许偏差值为：
拱顶：
士5mm,1/4拱肋：
士5mm，拱脚:
±5mm。
3.7焊接工艺
钢管拱肋部件制造、节段制造、工地焊接的焊接方法的选用
见下表。
焊接方法一览表
序
号
焊接项目
埋弧
焊
CO2自动
焊
CO2半自
动焊
CO2衬垫焊
手弧
焊
1
部件制造
V
V
2
节段制造
V
V
3
工地焊接
V
V
V
4
定位焊
V
V
（1）焊接材料
1低氢型焊条：
E5015直径：
©3.2、©4.0
2CO2气体保护焊焊丝：
ER50-6直径：
©1.2
3埋弧自动焊焊丝：
H10Mn2直径：
©4.8
4埋弧自动焊焊剂：
SJ101
5陶质衬垫：
纵缝用TG-2.0Z,环缝©1200管用
TG-1.21H（©1168）环衬垫。
6气体：
CO2纯度大于99.9%，氧气纯度大于99.8%。
所有焊接材料应符合国家有关标准规定，并应有出厂质量证明
书，进厂时对焊材质量应进行外观检查，对严重霉变、潮湿、破损的严谨使用，焊条应按规定存放，使用前应经350C烘干1小时，后保温在100C烘箱内，随取随用。
焊材应有专人保管、烘干、发放。
（2）拱肋制作焊接设备
1自动或半自动焊接采用MZ-1000埋弧自动焊焊机。
2拱肋焊接，为保证母材的抗拉强度、屈服强度要求，已经选
用了碱性低氢型焊条，所有手工焊配合焊接设备为直流反接焊接电源
（ZX-500直弧焊机）或硅整流焊机。
3焊机在使用前，应全部检查，各种性能均应良好。
（3）坡口加工
1坡口形式必须符合GB985—88、GB986—88的规定。
2坡口尺寸由焊接工艺评定确定，并采用自动切割机一次切割到位。
（4）焊前清理和预热
1焊缝区域30mm范围，不得有水、锈、氧化皮、油污、油漆或其它杂物。
2当环境温度低于5C、相对空气湿度》80%时，焊缝两侧80〜100mm区域内要求预热，预热温度为80〜100C。
3经焊接工艺评定试验确定的预热温度按工艺的具体要求进行预热。
（5）定位焊
1定位焊焊缝长度为60〜80mm，间距400〜500mm，定位焊应距焊缝端部30mm以上，熔敷金属厚度为3〜4mm。
2定位焊采用手工电弧焊或CO2气体保护焊。
3定位焊不得存在裂纹、夹渣、气孔、焊瘤等缺陷。
定位焊如出现开裂现象，须先查明原因，然后用碳弧气刨清除原定位焊缝，再由装配人员重新定位。
4定位工装严禁采用锤击法或疲劳破坏的方式拆除，须采用气
割。
切割时应留3mm〜5mm的余量，然后铲掉余量、磨平。
（6）钢管纵缝焊接
1钢管纵缝在卷板机上进行定位焊接。
2纵缝两端必须安装引、熄弧板，其坡口形式与纵缝相一致。
3弓I、熄弧板与钢管连接的一端应开制与环缝相对应的坡口，使引、熄弧板安装时能与钢管环缝坡口面密贴，从而保证引、熄处的焊接质量。
4弓I、熄弧板在焊缝检验完成以后采用割炬切除，并采用沙轮机修磨光顺。
5钢管纵缝焊接拟采用的焊接方法：
双面埋弧自动焊
（7）相贯线焊缝及吊杆锚盒焊接
1相贯线及吊杆锚盒焊缝焊接采用CO2气体保护或手工电弧焊。
2相贯线焊缝及吊杆锚盒采用临时定位工装进行定位，焊缝内不得直接引弧、点焊，吊杆锚盒的定位要采用电脑现场精确放样。
3弦管、风撑分段相贯线焊缝采用双数焊工，从分段中心向两
边对称焊接。
（8）钢衬垫焊接
1钢衬垫焊接必采用CO2气体保护或手工电弧焊，须符合设计图纸的要求。
2钢衬垫对接焊缝必须熔透。
严禁采用局部钢衬垫焊缝。
3钢衬垫的背缝采用连续焊缝，除焊接部位以外，其它部位严禁点焊。
（9）产品试板
产品试板的下料、安装、焊接、无损检验、机械性能试验按JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》的有关规定进行。
（10）焊接要求
1严禁在焊缝以外的母材上随意引弧。
2角焊缝的转角处包角应良好，焊缝的起落弧处应回焊10mm以上。
3埋弧自动焊如在焊接过程中出现断弧现象，必须将断弧处刨
成1:
5的坡度，搭接50mm施焊。
4埋弧自动焊焊剂覆盖厚度不应小于20mm,且不大于60mm,焊接后应等焊缝稍冷却再敲去熔渣。
5多层多道焊时，各层各道间的熔渣必须彻底清除干净。
6严格控制层间温度，采用点温计在焊接过程中进行监控。
7气体保护焊在风速超过2米/秒、手工电弧焊在风速超过8
米/秒时，应米取良好的防风措施。
8施工人员如发现焊缝出现裂纹，应及时通知工艺员，查明原因后才能按工艺人员制订的方案施工，同时将工艺方案上报监理。
9雨、雪天无有效防护措施时严禁施焊。
（11）焊缝返修
1焊缝返修及焊缝修磨按施工技术规范的要求进行。
2焊波、余高超标、焊缝咬边W1mm时，采用砂轮机修磨匀顺。
3焊脚尺寸不足、焊缝咬边〉1mm时，可采用手工电弧焊进行补焊，后用砂轮机修磨匀顺。
4焊缝内部缺陷的返修先用碳弧气刨或砂轮机清除后，再采用手工电弧焊进行返修焊接。
5焊接裂纹清除时应沿裂纹两端各外延50mm,并采取措施防止裂纹扩展。
6焊缝同一部位的返修次数不宜超过两次；超过两次以上的返修必须查明原因，制定相应的返修工艺；返修工艺须经技术总负责人批准后才能实施。
7返修焊缝的质量要求与原焊缝相同。
（12）焊接检验
1钢管的纵、环对焊接缝按GB50205-2001的规定的I级
办理。
拱肋与横撑、斜撑之间的角焊缝按GB50205-95规定的
II级办理。
2超生波检验：
取样数量，取样方法及试验方法应符合
GB2101
GB1991的规定，供货方提交的工厂质量证明书应符合
的规定
3I类焊缝：
应做100%超声波探伤，并加射检验。
射线检验数量：
为焊缝长度小于1200mm者每条焊缝透照1张。
焊缝长度大于
1200mm者每条焊缝透照2张。
超声检验等级按GB134/T15-89中B级，焊缝质量按
GB/T11345—89中的II级验收。
射线检验等级按GB/T3323-87中AB级，焊缝质量按
GB/T3323—89的II级。
4II类焊缝：
应进行50%超声波检验，有疑点时进行射线复验。
探伤工艺及验收标准同上。
3.8涂装
钢结构须进行喷砂除锈及表面粗糙化，除锈等级应达到
GB8923-88标准的Sa3级，表面的粗糙度应达到GB9793-88
标准的Rz40〜60。
电弧喷铝最小局部厚度为150^m，环氧云
铁中涂漆两道60〜100^m（中间层），聚氨酯面漆两道2x35卩
m（面层）。
（1）钢结构二次除锈及涂装应在节段检验合格后（结构整
体安装前）进行。
喷砂除锈时砂的压力不小于0.5MPa
（5kgf/cm2），喷射角为75〜90°，喷射距离为100〜130mm。
除锈时要求空气相对湿度低于85%，金属表面温度不低于露点
以上3C。
经除锈后达到工艺要求的钢材表面，必须在4小时
内完成涂装。
（2）用于本工程的每个品种的油漆都必须具备下列资料：
生产厂家产品说明书、产品批号、生产日期、质保期合格证、质量检验报告、及涂装间隔时间、多组份涂料混合的比例和涂料混合后的使用说明书等。
（3）涂装方式采用高压无气喷涂和刷涂相结合。
喷涂前要准备好喷枪，调整漆雾，充分搅拌油漆，并确保油漆配比正确。
现场施工时，必须对前道油漆表面进行清洁，必要时还需拉毛。
为保证漆膜质量，对于不易喷涂到的边角部位需要预先预涂。
（4）涂装作业应在清洁的环境中进行，避免未干的涂层被
灰尘污染。
室内或室外涂装时，空气中的相对湿度不大于85%,
金属表面温度要高于露点以上3°C且低于40°C才能进行涂装，
否则不得进行施工。
室外涂装时，风力不大于3级，雨、雪、
雾天不能进行室外施工。
（5）每一道漆施工完毕后，必须待实干后并且在间隔时间内做下一道漆。
稀释剂的用量不宜超过油漆说明书的规定使用量。
要求涂层不允许有剥落、流挂、起泡、气孔等缺陷。
（6）现场安装时需焊接的接头部位，要留出100〜200mm
不涂装（贴胶带保护），安装完毕后经打磨处理达到GB8923-1988要求的St2.0级后再按其所在部位补涂配套油漆。
在结构整体安装过程中，对防腐涂层必须加以保护，待安装、
焊接结束后，清理焊缝至GB8923-1988要求的St2.0级，再按其所在部位补涂配套油漆
4.施工质量保证措施
4.1质量目标
钢管拱肋加工分项工序施工的质量目标是：
（1）工序合格率：
95%；
（2）下料切割一次抽检合格率达98%以上；
（3）单组件及梁段组装精度高于《公路桥涵施工技术规范》
的要求，装焊报检一次合格率确保98%。
4.2质量保证体系
建立以项目经理为工程质量第一责任人的工程质量管理机
构，和以项目总工程师负责的工程技术、质检、试验、测量四位一体的质量保证体系，严格施工过程中的质量控制；同时为质检、
试验、测量体系配备职业道德良好、工作态度认真、责任心强和技术水平高的工程技术人员从人员素质上保证工程质量。
质量管理机构详见下图：
分项工程施工质量管理网络框图
4.3质量保证措施
431制度保证措施
实行全员工程质量岗位责任制，明确每个职工自身工作范围
内在工程质量方面的责任、权利和利益，重奖优质、严惩劣质，确保每个职工的工作质量，以此来保证工程质量。
4.3.2质量检验保证措施
分部工程质量控制坚持“预防为主，检验试验把关相结合”的方针。
在施工中，建立操作人员自检、班组互检、工序交接检和工前检查、工中检查和工后检查以及分项分部检验、定期检和随机抽查的内部检查制度。
工序质量检验包括整个分部分项工程
施工所有工序过程的检验，由工序（工班）质检员、厂方质检负责人按施工技术标准进行自检合格后，报项目部安质部门代表进行专检合格后填写检验报告，报监理工程师检查合格签字后，方可进行下道工序施工，不合格的工程必须无条件立即进行返工重作。
具体控制程序详见分部工程质量控制程序图。
433技术组织措施
（1）钢管拱加工质量保证措施
放样应保证所有配套表、套料卡、下料草图的正确性与完整性，标明后续工序的样板、样件的角度、尺寸、名称、数据等。
所有拱肋零部件的下料须报检，超差零件不得流入下道工
序；火焰切割零件须清渣、打磨处理，产生热变形的均须矫正后方可使用。
钢板下料准确，并考虑留置气割缝宽余量，边缘应平整、光
滑、无氧化物及缺棱等现象。
所有坡口均应严格按规范要求进行加工。
坡口边缘直线度及角度应符合公差要求。
为了使主拱肋圆筒椭圆度尽量减少，压头时必须保证成型到
位，用样板严格控制其偏差在1mm以内。
钢管的滚圆卷管方向必须与钢板压延方向一致。
卷板过程
中，应注意保证管端平面与管轴线垂直。
卷管后应进行校圆，滚
圆及校圆后接口间隙应小于2mm，纵缝对口错位应小于1mm，
椭圆度应不大于3mm。
胎架应具有足够刚度，以控制结构变形，应对胎架中心线、定位基准线、辅助线等作必要标记。
钢管纵向弯曲偏差和椭圆度（失圆度）符合设计及规范要求。
钢管的椭圆度主要影响钢管的对接精度，应严格控制管端的椭圆度。
短直管段之间对口错位控制在2mm以内，否则会严重削弱钢管的有效截面。
组装拱肋亦应在采用立式布置的专用胎架上进行。
施工时事
先在钢管端口内部及两管之间采用十字钢支撑予以固定，以保证
两单元管节轴心间距的正确。
严格控制拱肋管煨弯火工温度，严禁用水冷却。
所有装配不得强制进行，避免母材损伤，严格对线安装并控制好间隙，焊接完成后应及时矫正。
各拱肋分段在钢管内灌注混凝土前要求对表面进行处理达到设计要求。
（2）钢结构焊接质量保证措施
1人员保证措施
凡是从事本桥焊接工作的电焊工、检查工、探伤工必须通过严格的焊工培训及资格考试，考试合格后方
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